RAČUNALO – opis dijelova računala 1. Nabroji dijelove Von Neumannovog modela računala To su: ulazne jedinice, središnja jedinica za obradu (upravljačko-aritmetičko-logička jedinica, tj. procesor i memorija) i izlazne jedinice. Ovo slijedi koncept ulaz – obrada – izlaz. U suvremenim se računalima funkcija upravljanja, računanja i logičkih operacija objedinjuje u sklopu koji se naziva procesor (mikroprocesor). 2. Čemu služe ulazne jedinice u digitalnom smislu? Ulazne jedinice omogućuju unos podataka i programa u središnju jedinicu. To su najčešće tipkovnica, miš, čitač crtičnog kôda, skeneri, palica za upravljanje (joystick), mikrofon, senzori, kamere, ... Zadatak im je informacije koje čovjek inače prima preko svojih osjetila pretvoriti u oblik prilagođen obradi u računalu, tj. pretvoriti ih u digitalni (brojevni) oblik. 3. Tipkovnica Standardna tipkovnica ima oko stotinu tipaka raspoređenih u nekoliko grupa: alfanumerički dio, numeričke tipke, upravljačke tipke, funkcijske tipke. Gotovo svaka tipka može imati po dvije ili tri funkcije uz pomoć tipaka CRTL, ALT, SHIFT. Raspored tipaka za hrvatski jezik zove se QWERTZ. Spajanje s matičnom pločom izvedeno je pomoću vodiča i utikača po različitim standardima (DIN, PS/2, USB) ili bezžično. 4. Miš, kod kakvih se programa koristi, vrste Miš je pokazivačka naprava koja bitno pojednostavljuje upravljanje računalom. Primjenjuje se kod grafičkih operacijskih sustava (npr. Windows). Elektromehanički miš ima kuglicu koja okreće dva kotačića s otvorima i koji svojim okretanjem prekidaju svjetlosni tok. Ti se prekidi prenose na ekran u obliku pokazivača koji slijedi pokret ruke. Optički miš nema pokretnih dijelova, već se svjetlost usmjerava prema podlozi stola s koje se refleksijom vraća u uređaj. Pri tom se mjeri intenzitet odbijene svjetlosti. Bežični miš nije vezan s računalom kabelom, nego se signali prenose infracrvenim zrakama (poput daljinskog TV upravljača) ili pomoću elektromagnetskih valova (kao kod mobitela). 5. Skener, bar kod čitač, digitalni fotoaparat Skener je ulazna jedinica namijenjena izravnom unosu crteža, slika, teksta… s papira. Proces se može zvati i digitalizacijom. Predložak koji se skenira se osvjetljava i mjeri se intenzitet i boja odbijenoga svjetla. Čitači bar koda su prilagođeni skeneri. Digitalni fotoaparati također rade na sličnom principu samo što je kod njih senzorski element foto-čip koji intenzitet i boje svjetla pretvara u adekvatne električne impulse. 6. Gdje i kako se koriste senzorska polja i zaslon osjetljiv na dodir?? Senzorsko polje se nalazi u sklopu tipkovnice kod prijenosnih računala. Po njemu se povlači prstom. Zaslon osjetljiv na dodir omogućava unos naredbi i podataka dodirom prsta izravno po zaslonu. Koristi se za upravljanje računalom na javnim mjestima gdje bi upotreba tipkovnice i miša bila neprikladna (studomati na fakultetima, bankomati, na kolodvorima, za turističke informacije i sl.). 7. Senzori kao ulazne jedinice Senzori pretvaraju pojave iz prirode (toplina, vlažnost, zvuk, svjetlo, zadimljenost, pritisak…) u električni oblik koji se onda u prijamnom uređaju pretvara u digitalni oblik kako bi ga se moglo obrađivati računalom. Koriste kao izvori informacija za kontrolu i nadzor. Mikrofon služi za registriranje zvuka. Elektronska vaga koristi senzor pritiska, protupožarni sustavi koriste senzore za toplinu i dim, alarmni sustavi imaju senzore za osjet topline (infracrveni senzori) i svjetla (kamere) … Upotrebom senzora proširuje se upotreba računala u najrazličitijim ljudskim djelatnostima i situacijama. Senzorima kao ulaznim sklopovima može se računalo prilagoditi tako da se njima mogu služiti i tjelesno hendikepirani, invalidi ili da se računalo koristi na mjestima gdje je tipkovnica neprikladna (industrijski pogoni). 1
8. Koji su osnovni dijelovi središnje jedinice? Osnovni dijelovi središnje jedinice su centralni procesor, glavna (radna) memorija i ulazno-izlazni moduli. 9. Centralni procesor Centralni procesor se sastoji od aritmetičkog-logičkog dijela i upravljačkog dijela. - Aritmetičko - logička jedinica obavlja aritmetičke (zbrajanje, oduziman je, množenje, dijeljenje) i logičke operacije (uspoređivanje brojeva, određivanje mjesta zareza, zaokruživanje brojeva, kontrola predznaka). Središnji dio čine akumulator (zbrajalica) i registri (veoma brze memorijske ćelije) koji su spojeni sabirnicama (vodiči). - Upravljačka jedinica dekodira instrukcije programa i na temelju toga upravlja radom svih ostalih jedinica. Kod osobnih računala (PC), vrsta procesora postala je sinonim za vrstu računala. 10. Memorija računala (radna memorija) Memorija je dio računala gdje se privremeno ili trajno pospremaju podatci. Radna je memorija, uz procesor, najvažniji dio računala. Često puta o količini radne memorije ovisi brzina (snaga) računala. Napravljena je od elemenata (ćelija) koji moraju čuvati 1 bit informacije (0 ili 1). Takav element nazvan je bistabil. Očito je da je 1 bit tek djelić neke informacije, pa je potrebno imati na raspolaganju mnogo bistabila koji moraju biti dovoljno minijaturni. 11. BistabiI Bistabil je elektronički sklop s dva moguća stabilna stanja. Svaki bistabil može memorirati 1 bit informacije. Bistabil je elektronički sklop koji je u stanju zadržati položaj uključenosti (jedno stabilno stanje), ili isključenosti (drugo stabilno stanje). Protok električne struje obično se označi brojem 1 a neprotok brojem 0. Običan prekidač je također bistabil. Položajima uključen/isključen čuva se po jedan bit informacije, tj. 0 ili 1. Bistabili su u principu jednostavni elektronički sklopovi, koji se mogu izraditi u velikom broju a minijaturnih su dimenzija. Pouzdanost im mora biti veoma velika. Osim od tranzistora izrađuju se i kao minijaturni kondenzatori, otpornici ili kao mrežasta struktura od vodiča (žica). 12. RAM memorija RAM (od Random Access Memory) je osnovni dio radne memorije. Podatci se mogu čitati i brisati. Podatcima se pristupa izravno. RAM memorija nije trajna, ona čuva podatke samo dok je računalo uključeno. Isključenjem računala sadržaj ove memorije se briše. Izrađena je od bistabila koji mogu vrlo brzo mijenjati stanja 0 i 1.Izgledom se ne razlikuje od ostali čipova u računalu a napravljena je tako da se više memorijskih čipova postavlja na zasebnu pločicu. Kada se govori o količini radne memorije nekog računala (npr. 32 MB, 256 MB, 512 MB, 1 GB, ...), misli se obično na ovu vrstu memorije 13. ROM memorija Memorija samo za čitanje (Read Only Memory), tj. memorija u koju se podaci mogu upisati samo jednom a čitati ili ispisati se mogu proizvoljni broj puta. U ROM memoriju se upisuju oni programi i podatci koji se ne moraju mijenjati a potrebni su za osnovni rad računala. Za te programe koristi se kratica BIOS (Basic Input / Output System). Podatke u ROM memoriju ugrađuje proizvođač računala kao FIRMWARE. 14. Izlazne jedinice Izlazne jedinice su uređaji koji digitalno obrađene podatke iz računala pretvaraju u oblik razumljiv okolini, tj. čovjeku (slika, crtež, tekst, zvuk...). To su monitori, pisači, crtači, audio uređaji (zvučnici, slušalice), mehaničke sprave za rad – alati, roboti… 15. Monitori Osnovna svojstva monitora su veličina ekrana (duljina dijagonale zaslona u inčima), razlučivost (broj piksela u redu i broj redova od kojih se sastoji slika na monitoru), broj boja koje grafička, kartica može prikazati i frekvencija slike (broj koji pokazuje koliko puta u sekundi monitor može obnoviti sliku). 16. Monitor s katodnom cijevi (CRT monitor) Monitori s katodnom cijevi koriste tehnologiju kao i televizijski prijamnik. Katodna cijev je vakumirana staklena cijev na čijem je jednom kraju elektronski top, a na drugom proširenom – zaslon, koji je s unutrašnje strane premazan slojem fosfora. Djelovanjem električnog polja koje je proizvedeno visokim naponom, elektroni velikom brzinom pogađaju čestice fosfora koje zasvijetle. Višebojni monitori prikazu ju sliku kombinacijom crvene, zelene i plave boje – RGB monitori. Dobra svojstva su im velika svjetlina, velik broj nijansi boja i velik raspon razlučivosti koja se dade mijenjati. Mana im je velika dimenzija (dubina), velika potrošnja struje i štetna zračenja koja se moraju ograničavati. 2
17. Monitor s LCD zaslonom LCD (od Liquid Cristal Display) monitori ili monitori sa zaslonom od tekućeg kristala. Tekući kristali izgledaju poput želatine koja nalazi se između dva stakla ili prozirne plastike s ugrađenim prozirnim elektrodama. Tekući kristali se u električnom polju poredavaju (zaokreću) tako da mogu izgledati prozirno ili neprozirno. Ako se zakretanje vrši kontrolirano, na zaslonu se mogu formirati slika, tekst… Prednosti LCD monitora su male dimenzije, mala potrošnja energije, te zanemarivo malo štetno zračenje. Mana im je slabiji intenzitet svjetlosti, manjak nijansi boja, ograničena razlučivost. 18. Piksel Pikseli su sitni kružići (točke) od kojih se sastoje sve slike koje se stvaraju na zaslonu (ekranu) monitora. Najmanji su elementi slika, slova, crteža... O njihovom broju ovisi razlučivost monitora. Broji se broj piksela duž ekrana (600, 800, 1200…) i broj redova (480, 800, 1024…). 19. Pisači (Crtači) Uređaji koji ispisuju ili crtaju po papiru. Osnovni dio je glava za ispis i mehanizam koji vodi papir. Ovisno o načinu ispisa i vrstama boja (tekuća, praškasta), postoje različite vrste pisača: Tintni pisač (Ink jet) Glava pisača je posudica (cartrige) s jednom ili više tekućih boja. Kroz minijaturne cjevčice (mlaznice), kontrolirano se izbacuju sitne kapljice boje na papir. Kombinacijom osnovnih boja može se dobiti ispis u boji. Dobra svojstva su im relativno tihi rad, niska cijena i kvalitetan ispis. Mana im je velika (skupa) potrošnja boje i problemi s održavanjem propusnosti mlaznica (koje se lako zasuše i začepe).
Matrični pisač – pisači s iglicama Glava matričnog pisača ima niz tankih čeličnih iglica kojima se upravlja pomoću elektromagneta. Otisak na papir se dobije kada iglica udari u traku natopljenu bojom iza koje se provlači papir. Rezultat je točkasti ispis čija kvaliteta ovisi o broju iglica u glavi pisača (7, 9,18 ili 24). Pri ispisu se stvara dosta čujan (neugodan) zvuk. Koriste se za manje zahtjevne ispise (blagajne u trgovinama, bankomatima…), gdje kvaliteta i brzina ispisa nije presudna.
Laserski pisač Laserski pisač daje kvalitetan ispis uz veliku brzinu. Koristi tehniku strojeva za fotokopiranje. Laserska zraka služi za iscrtavanje slike, teksta… po naročitom na svjetlo osjetljivom valjku (glavi pisača). Osvijetljena mjesta se pritom naelektriziraju pa se na njih uhvati boja u prahu (toner). Okretanjem valjka slika se s valjka otiskuje na papir gdje se grijanjem rastopi a papir ju upije. Termički pisač Glava termičkog pisača ima elemente koji se mogu zagrijati u djeliću sekunde i tako ostaviti vidljiv trag na papiru koji je osjetljiv na povišenu temperaturu. Kvaliteta ispisa je slaba a trajnost zapisa kratka. Koriste se za ispis računa u trgovinama, bankomatima, faks uređajima i sl. Mogu se izraditi kao veoma mali uređaji. 20. Što je razlučivost pisača? Razlučivost pisača izražava se u broju točaka po jednom inču. Veličina tj. promjer grafičke točke iznosi 1/72 inča (oko 0,35 mm) što je 1 DOT. Laserski pisači mogu iscrtati 600 dpi (dots per inc), tj. 600 grafičkih točaka u 2,54 cm. Ostali pisači iscrtavaju manji broj dpi. 3
21. Nosioci podataka – spremnici za podatke Osnovna svrha nosioca podataka je što dugotrajnije čuvanje upisanih podataka i izbjegavanje ponovnog ručnog unosa podataka. Traži se i mogućnost višestrukog čitanja i mijenjanja pospremljenih podataka. Nosioci podataka mogu biti različiti materijali i naprave: papir (bar kod), magnetska traka, magnetski diskovi (disketa, tvrdi disk), optički diskovi (CD i DVD diskovi), čip na kartici (telefonska ili bankovna čip kartica, kartica za fotoaparate), čip memorija - memory stick. Bez obzira na vrstu materijala i uređaja, uvijek se čuva zapis u digitalnom obliku što znači da je potrebno čuvati informacije razložene u dva međusobno suprotna oblika: bijela/crna pruga na papiru, magnetići suprotnih smjerova, bistabili – sklopke uključene/isključene… Disketa Disketa je izrađena od plastične folije na koju je s obje strane nanesen tanki magnetizirajući sloj. Podacima se pristupa izravno pomoću glava za čitanje i pisanje. Zapis je namagnetizirani djelić staze, zapravo minijaturni magnetić. Nule i jedinice su zapravo različito orijentirani magnetići. Magnetiziranje se može ponavljati mnogo puta, tj. podaci se mogu mnogo puta zapisati ili brisati. Pogodna je za prijenos manjih količina podataka i programa. Danas se koriste diskete promjera 3.5" i kapaciteta 1.44 MB. Izvana su zaštićene čvrstim plastičnim omotom. Tvrdi disk Tvrdi disk je sastavni dio središnje jedinice računala. Kapacitet mu je od nekoliko desetaka gigabajta pa do terabajta (2007.god.). Osnovni su nosioci podataka i programa u suvremenim računalima. To su okrugle aluminijske ploče – diskovi, presvučene s obje strane magnetskom tvari. Na istu osovinu, jedan iznad drugog, smještena su obično dva ili više diskova. Za svaki disk postoje dvije magnetske glave, po jedna za svaku stranu. Tvrdi diskovi su smješteni u kućište kako bi se izbjegla oštećenja diskova i glava. Podatci se zapisuju magnetiziranjem dijela staze u željenom smjeru. Smjer magneta predstavlja bit 1 ili bit 0. Magnetiziranje se može ponavljati mnogo puta, tj. podaci se mogu mnogo puta zapisati ili brisati. Prednosti su mu pohranjivanje velike količine podataka, velika brzina pristupa podacima, velika brzina prijenosa podataka i pouzdani rad, a nedostatak mu je neprenosivost, osjetljivost na udarce, zagrijavanje, buka... U novije vrijeme (2007.) klasični tvrdi diskovi se počinju zamjenjivati sa solid-state diskovima (SSD) baziranih na flash memoriji (čip memorija). Optičkih nosioci podataka Zapisivanje digitalnih podataka ostvaruje se Iaserskom zrakom kojom se zagrijava i buši glatka površina diska (zapravo zrcalo). Tako na disku nastanu udubljeni i ravni dijelovi diska koji predstavljaju binarni digitalni zapis. Od takvog se diska onda odgovarajućim postupkom napravi matrica diska koja služi za umnožavanje tiskanjem (utiskivanjem). Uređaji za zapisivanje koji se koriste u kućnim računalima, koriste sličnu tehnologiju, samo što se umjesto udubljivanjem digitalni zapis postiže spaljivanjem («prženjem») tankog sloja boje (folije) kojom je prekriven refleksni disk. Čitanje podataka također se obavlja pomoću laserske zrake manje snage od one koja je zapisala podatke. Mjeri se intenzitet odbijene zrake koja se različito odbija od udubljenog ili ravnog dijela na disku. CD ROM Compact Disc (kraće CD) ili kompaktni disk je medij za čuvanje podataka koji su zapisani pomoću laserske zrake. To je okrugli plastični disk promjera 12 cm i debljine 1.2 mm. Koristi se od kasnih 1970-tih godina i prvobitno je služio samo kao medij za glazbu i slike a kasnije se razvio za spremanje podataka na računalu. Podaci su kod CD ROM-a zapisani samo s jedne strane kao niz udubljenih i ravnih dijelova neprekinute spirale koja se čita od središta prema rubu diska. Prednosti su mu veliki kapacitet od 650 MB, niska cijena i dugotrajnost upisanih podataka, a nedostatak to što se podaci se na njega mogu zapisati samo jednom. (Doduše postoje i posebni magnetooptičke diskove, s kojih se podaci mogu i brisati ali koriste rijetko.) DVD DVD je skraćenica za engleski naziv Digital Video Disk, ili Digital Versatile Disk (digitalni višenamjenski disk). Smatra se nasljednikom CD-a, razvijen je 1990.-ih godina i prvo je služio samo za snimanje filmova i muzike, a danas se koristi i za pohranjivanje raznih podataka. Samim izgledom DVD je vrlo sličan CD-u: plastični disk promjera 12 cm i debljine 1.2 mm. Oba diska koriste lasersku svjetlost za čitanje podataka koji su uskladišteni u formi udubljenja i reflektirajućih površina sa spiralnih staza na disku. Razlika između CD-a i DVD-a je to što su staze smještene bliže jedna drugoj čime se povećava gustoća zapisa. Te staze zapravo čine jednu spiralu koja kada bi se "raširila", bila bi duljine 11 km, duplo više nego kod CD-a. Poprečna duljina najmanjeg udubljenja kod DVD-a je 0.4 μm, dok je kod CDa za duplo veća: 0.83 μm. 4
Slika: Usporedba površina CD-a i DVD-a Jednostrani i jednoslojni DVD kapaciteta je 4.7 GB. DVD može imati i dva informacijska sloja jedan iznad drugoga, te se podaci mogu čitati promjenom fokusa lasera za čitanje. Prvi informacijski sloj je poluproziran tako da se kroz njega može pročitati donji sloj. Unutrašnji informacijski sloj može se čitati od centra diska prema vanjskom dijelu, ali i obrnuto. Na takav dvoslojni disk stane 9 GB podataka. Postoji varijanta DVD diskova koji imaju 4 sloja pa im je ukupan kapacitet 18 GB.
Slika: Slojevi DVD-ROM-a Blu-ray Disc Blu-ray Disc (kratica: BR) je pored HD-DVDa vjerojatan nasljednik DVDa. Ime je engleskog podrijetla i znači otprilike disk plave zrake, pri čemu se disk odnosi na medij, a plava zraka na primjenjeni plavi laser. Ispravno pisanje Blue-ray Disc je vjerojatno bilo promijenjeno da bi se pojam mogao lakše registrirati kao robna marka. Blu-ray Disc se temelji, kao i HD-DVD, na plavo-ljubičastom laseru s 405 nm valne duljine. Kako je ova valna duljina dvostruko manja od svjetla crvenog lasera koji se koristi na DVD, kapacitet ovog diska dvorstruko je veći. Disk promjera 12 cm obuhvaća s jednim slojem do 27 GB, a s dva sloja do 54 GB podataka itd. Glavni razlog težnji za povećanjem kapaciteta leži u želji filmske industrije da se filmovi pospreme u što izvornijem obliku, tj. bez potrebe za sažimanjem (koje je danas neophodno), a koje se temelji na ispuštanju manje važnih detalja slike. Tako se narušava kvaliteta već snimljenog materijala i onemogućava veliko povećanje (npr. reprodukcija na kino-platnu). Možda će jednom biti moguće i u kinu gledati film na velikom platnu koji će se reproducirati s nekakvog "tera diska" u punoj kvaliteti.
5
